普通電阻器的電阻幾乎不受溫度變化的影響,但熱敏電阻器完全不同。其電阻隨溫度變化而變化。熱敏電阻是一種敏感元件,根據溫度系數的不同分為正溫度系數熱敏電阻(PTC)和負溫度系數熱敏電阻(NTC)。熱敏電阻的典型特征是對溫度敏感,在不同溫度下顯示不同的電阻值。溫度越高,正溫度系數熱敏電阻(PTC)的電阻值越高,而溫度越高,負溫度系數熱敏電阻(NTC)的電阻值越低。它們都是半導體器件。
1、特點
(1) 穩定性好,過載能力強;
(2) 它易于加工成復雜形狀,并且可以大量生產;
(3) 使用方便,電阻值可在0.1~100kΩ之間任意選擇;
(4) 體積小,能夠測量其他溫度計無法測量的生物體內空洞、空洞和血管的溫度;
(5) 靈敏度高,電阻溫度系數比金屬大10~100倍,可檢測10~6℃的溫度變化。
2、工作原理
熱敏電阻是一種傳感器電阻。熱敏電阻的電阻值隨溫度的變化而變化,這與一般的固定電阻不同。金屬的電阻值隨種植程度的增加而增加,而半導體的電阻值則相反。其電阻值隨著溫度的升高而急劇下降,并呈現非線性,如下圖所示。
從圖中可以看出,當溫度同時變化時,熱敏電阻的電阻變化約為鉛熱敏電阻的10倍。因此,可以說熱敏電阻對溫度變化特別敏感。這是因為半導體的傳導模式是載流子(電子、空穴)傳導。由于半導體中載流子的數量遠少于金屬中自由電子的數量,因此其電阻率非常高。隨著溫度的升高,參與半導體導電的載流子數量將增加,因此半導體的電導率將增加,電阻率將降低。
熱敏電阻是一種具有半導體電阻值隨溫度顯著變化的特性的熱敏電阻。它是由一些金屬氧化物根據不同的公式制成的。在一定溫度范圍內,根據被測熱敏電阻電阻的變化,可以知道被測介質的溫度變化。
當熱敏電阻安裝在電路中時,當環境溫度相同時,熱敏電阻的動作時間隨著電流的增加而急劇減少;當環境溫度相對較高時,熱敏電阻的動作時間較短,保持電流和動作電流較小。當電路正常工作時,熱敏電阻的溫度接近室溫,電阻很小,因此不會阻礙電路中串聯電流的通過;當電路因故障過流時,熱敏電阻的溫度因加熱功率的增加而升高。當溫度超過開關溫度時,電阻將突然增加,電路中的電流將迅速降低到安全值。
3、功能
3.1溫度測量
作為測量溫度的熱敏電阻傳感器,它通常結構簡單,價格低廉。沒有外部保護層的熱敏電阻只能在干燥的地方使用;密封熱敏電阻不怕濕氣侵蝕,可在惡劣環境中使用。由于熱敏電阻傳感器的電阻值較大,其連接導線的電阻和接觸電阻可以忽略不計。因此,熱敏電阻傳感器可以用于數千米的遠程溫度測量,測量電路大多采用橋式電路。
3.2溫度補償
熱敏電阻傳感器可以補償特定溫度范圍內某些部件的濕度。例如,動圈儀表頭的動圈由銅線制成,溫度升高,電阻增大,導致溫度誤差。因此,具有負溫度系數的熱敏電阻可以與動圈回路中的錳銅線電阻并聯,然后與補償元件串聯,以抵消內部溫度變化引起的誤差。
3.3過熱保護
過熱保護分為直接保護和間接保護。對于低電流場合,熱敏電阻傳感器可以直接連接到負載,以防止過熱損壞設備。對于大電流場合,它可用于保護繼電器、晶體管電路等。例如,突變熱敏電阻傳感器嵌入電機定子繞組中,并與繼電器串聯。當電機過載時,定子電流增加,導致發熱。當溫度高于突變點時,電路中的電流可以從十分之幾毫安變化到幾十毫安,因此繼電器起作用以實現過熱保護。
3.4液位測量
當向NTC熱敏電阻傳感器施加一定的加熱電流時,其表面溫度將高于周圍空氣溫度,此時其電阻值較小。當液體高于其安裝高度時,液體將帶走其熱量,降低其溫度并增加其電阻。通過判斷其電阻值的變化,可以知道液位是否低于設定值。汽車油箱中的油位報警傳感器就是利用上述原理制成的。